KR101839846B1 - In vivo implantable drug pump driven by external magnetic field - Google Patents
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Abstract
외부 자기장으로 작동이 가능한 생체이식용 약액 펌프는 약액 챔버 및 중간 배출구를 포함하는 마이크로 바디, 중간 배출구에 대향하여 약액 챔버의 일면을 덮는 멤브레인, 중간 배출구의 덮도록 마이크로 바디의 외면을 덮으며 중간 배출구로부터 이격된 위치에 형성된 약액 배출구를 포함하는 저항 판막, 및 멤브레인에 형성되는 마그네틱 구동부를 포함하며, 상기 마그네틱 구동부가 자기장 내에서 일 방향으로 이동하면서 멤브레인이 약액 챔버 내의 약액 중 일부를 중간 배출구로 가압하고, 저항 판막이 부분적으로 변형되면서 약액 배출구를 통해 약액을 배출할 수 있다.The bioactive liquid pump capable of operating with an external magnetic field includes a micro body including a chemical liquid chamber and an intermediate discharge port, a membrane covering one side of the chemical liquid chamber opposite to the intermediate discharge port, a membrane covering the outer surface of the micro- And a magnetic driving part formed on the membrane, wherein the magnetic driving part moves in one direction within the magnetic field, and the membrane presses a part of the chemical solution in the chemical liquid chamber to the intermediate discharge port , The drug solution can be discharged through the drug solution outlet while the resistance valve is partially deformed.
Description
본 발명은 생체에 이식되어 주기적으로 또는 외부 명령에 의해 생체 내에서 공급할 수 있는 생체이식용 약액 펌프에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bioactive liquid pump that can be implanted in a living body and can be supplied in vivo periodically or externally.
노인성황반변성(AMD), 망막정맥폐색증(RVO), 당뇨병성 황반부종(DME), 안구후방 포도막염 등은 대표적 망막변증으로 기작은 주로 망막 미세신생혈관 형성에 의한 것으로 알려져 있으며, 이를 치료하기 위해 anti-VEGF제재 또는 스테로이드제재를 유리체강내 직접 반복 주사하는 기존 치료법을 사용하고 있다. It is known that AMD, retinal vein occlusion (RVO), diabetic macular edema (DME), and posterior uveitis are typical retinal degenerations. Mechanism is mainly caused by retinal microangiopathy. -VEGF agents or steroid agents in intravitreal bolus injection.
하지만, 유리체강 내로 직접 주사하는 기존 치료법은 혈관유출로 비효율적이거나 과대투여시 백내장/녹내장 부작용문제(망막분리, 급성시력저하, 각막 미란, 결막하 출혈)가 유발됨으로써, 새로운 VEGF 수용체표적-약물복합체를 탑재한 유리체강내 이식형 약물전달구조체를 통한 장기적 on-demand 약물전달과 나노-마이크로 범위에 국소적인 고효율 고정밀 타겟팅 치료효과를 유발하는 치료법개발이 필요하다.However, existing therapies that directly injected into the vitreous cavity are ineffective as a result of vascular outflow or are caused by cataract / glaucoma side effects (retinal detachment, acute visual loss, corneal erosion, subconjunctival hemorrhage) It is necessary to develop long-term on-demand drug delivery through an intravitreal implantable drug delivery structure with a high-efficiency, high-precision targeting treatment effect on the nano-micro range.
이와 관련하여, WO 2003/077972는 "이식 가능한 약물 전달 시스템"에 관한 것으로서, 이식 가능한 약제 전달 장치는 코어체를 포함하며, 코어체는 약물 또는 약제를 포함하기 위한 단일 베이선 또는 다수의 소형 베이선들 더 포함하고, 각 베이선은 스크린으로 덮여진다. 이식 가능한 약물 전달 장치는 동물의 신체 내에 위치하며, 약물은 스크린 내의 구멍을 통하여 확산되어 질환 또는 이상의 치료를 제공하게 한다.In this regard, WO 2003/077972 relates to an "implantable drug delivery system ", wherein the implantable drug delivery device comprises a core body, wherein the core body comprises a single bay wire or a plurality of small bays Lines, and each bay line is covered with a screen. The implantable drug delivery device is located within the animal's body and the drug diffuses through the holes in the screen to provide treatment for the disease or condition.
또한, 한국공개특허 제2010-0073431호는 "캡슐형 투약장치 및 그 투약 방법"에 관한 것으로서, 상기 캡슐형 투약 장치는 약제 유지부 및 회로 유지부를 포함하고, 그 사이에 차단벽이 설치되며, 상기 회로 유지부는 전원공급부, 외부로부터 약제 방출 신호를 수신하기 위한 통신부, 및 약제 방출을 제어하기 위한 제어부를 포함하고, 약제 유지부에는 약제 방출을 위한 약제 방출구가 형성되어 있으며, 상기 차단벽의 제1 표면에는 가열부 및 가열부에 적층된 수소생성막이 형성된 것을 특징으로 한다.Korean Patent Publication No. 2010-0073431 discloses a capsule type dosing device and a method of administering the same, wherein the capsule type dosing device includes a medicine holding part and a circuit holding part, a blocking wall is provided therebetween, Wherein the circuit holding part includes a power supply part, a communication part for receiving a medicine emission signal from the outside, and a control part for controlling the medicine discharge, and a medicine discharge port for discharging medicine is formed in the medicine holding part, And a hydrogen generating film laminated on the heating part and the heating part is formed on the first surface.
본 발명은 본 발명은 생체에 특정 위치에 이식되어 있다가 필요시 나노복합-약물방출을 제어할 수 있는 약액 펌프를 제공한다.The present invention provides a chemical liquid pump which is implanted at a specific position in a living body and can control nanocomposite-drug release when necessary.
본 발명은 생체 내에서 약물의 1회 방출에만 그치지 않고, 필요시 2회 이상 생체 내에 머물면서 지속적으로 약물을 방출할 수 있는 생체이식용 약액 펌프를 제공한다. The present invention provides a bioactive liquid chemical pump capable of not only releasing a drug once in a living body but also continuously releasing the drug while staying in the living body twice or more if necessary.
본 발명은 생체 내에서 수개월 또는 수년 동안 머물면서 약물을 방출하고, 일정 기간이 도과한 후에는 생체 내에서 분해할 수 있는 구조의 생체이식용 약액 펌프를 제공한다. The present invention provides a bioactive liquid chemical pump having a structure capable of decomposing in vivo after releasing a drug while staying in the living body for months or years.
본 발명은 VEGF(신생혈관수용체) 표적-나노복합체를 탑재하여 유리체강 내 이식이 가능하며, 필요 시에 약물을 공급하는 약물송달체로서의 약액 펌프를 제공한다.The present invention provides a drug solution pump as a drug delivery body capable of implanting VEGF (neovascular receptor) target-nanocomposite into a glass body cavity and supplying a drug when necessary.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 외부 자기장으로 작동이 가능한 생체이식용 약액 펌프는 약액 챔버 및 중간 배출구를 포함하는 마이크로 바디, 중간 배출구에 대향하여 약액 챔버의 일면을 덮는 멤브레인, 중간 배출구의 덮도록 마이크로 바디의 외면을 덮으며 중간 배출구로부터 이격된 위치에 형성된 약액 배출구를 포함하는 저항 판막, 및 멤브레인에 형성되는 마그네틱 구동부를 포함하며, 상기 마그네틱 구동부가 자기장 내에서 일 방향으로 이동하면서 멤브레인이 약액 챔버 내의 약액 중 일부를 중간 배출구로 가압하고, 저항 판막이 부분적으로 변형되면서 약액 배출구를 통해 약액을 배출할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention for achieving the objects of the present invention described above, a bioactive liquid pump operable with an external magnetic field includes a micro body including a chemical liquid chamber and an intermediate discharge port, A resistance valve plate covering the outer surface of the micro body and covering the outer surface of the intermediate body so as to cover the outer surface of the micro body and formed at a position spaced apart from the intermediate discharge port and a magnetic drive part formed on the membrane, The membrane can press some of the chemical liquid in the chemical liquid chamber to the intermediate discharge port and the chemical liquid can be discharged through the chemical liquid discharge port while partially deforming the resistance valve film.
멤브레인의 가압에 의해서 저항 판막이 쉽게 변형되도록 하기 위해서, 저항 판막과 마이크로 바디의 외면 사이에 비접착 영역을 형성할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 바디와 저항 판막을 PDMS 등을 이용하여 형성할 수 있는데, 이들이 서로 교착되는 것을 방지하기 위해서 저항 판막과 마이크로 바디에 플라즈마로 처리하여 접착 영역과 비접착 영역을 형성할 수 있다.In order to easily deform the resistance valve film by pressing the membrane, a non-adhesion region can be formed between the resistance valve film and the outer surface of the micro body. For example, a micro body and a resistance plate can be formed using PDMS or the like. In order to prevent them from being intertwined with each other, a resistance plate and a micro body can be treated with plasma to form an adhesion region and a non-adhesion region.
또한, 저항 판막과 접하는 마이크로 바디의 외면에 복수의 홈을 형성하여 비접착 영역을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 마이크로 바디에 레이저 커팅 등을 이용하여 복수의 홈을 형성할 수 있고, 마이크로 바디에 복수의 홈을 형성하여 중간 배출구와 약액 배출구 사이에 약액이 누액되는 것을 방지할 수 있다.In addition, a plurality of grooves may be formed on the outer surface of the micro-body in contact with the resistance plate film to form a non-adhesive region. For example, a plurality of grooves can be formed in the micro-body by laser cutting or the like, and a plurality of grooves can be formed in the micro-body to prevent the chemical liquid from leaking between the intermediate discharge port and the chemical-liquid outlet.
본 발명의 약액 펌프는 생체 내에 다양한 위치에 이식될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 약액 펌프가 유리체강 내에 이식되는 경우 망막변성질환(노인성황반변성(wet-AMD), 망막정맥폐색증(RVO), 당뇨병성 황반부종(DME), 안구후방 포도막염) 치료를 위한 약물을 주기적 또는 외부 자극에 의해서 배출할 수 있으며, 단기간 또는 장기간에 걸쳐 일정량을 배출할 수가 있다.The chemical liquid pump of the present invention can be implanted at various positions in the living body. For example, when the chemical pump of the present invention is transplanted into the vitreous cavity, treatment of retinal degenerative diseases (wet AMD, retinal vein occlusion (RVO), diabetic macular edema (DME), and posterior uveitis) Can be discharged periodically or by external stimulation, and a certain amount can be discharged over a short period or a long period.
또한, 자기장의 세기에 따라서 마그네틱 구동부에 의한 이동량에 변화를 제공할 수 있으며, 자기장을 조절하여 배출량 및 배출 회수, 배출 주기 등을 조절할 수 있다.In addition, it is possible to provide a change in the amount of movement by the magnetic driving part according to the intensity of the magnetic field, and to control the amount of discharge, the number of times of discharge, and the discharge period by adjusting the magnetic field.
본 발명의 생체이식용 약액 펌프는 생체에 특정 위치에 이식되어 있다가 필요시 나노복합-약물방출을 제어할 수 있으며, 생체 내에서 약물의 1회 방출에만 그치지 않고, 필요시 2회 이상 생체 내에 머물면서 지속적으로 약물을 방출할 수 있다.The biodegradable drug solution pump of the present invention is implanted at a specific position in a living body and can control nanocomposite drug release if necessary. The bioactive drug solution pump can be used not only for one-time release of drug in vivo, The drug can be released continuously.
예를 들어, 유리체강에 이식되는 경우 후방안구질환인 망막변증 치료에 필요한 약물을 공급할 수 있으며, 기존과 같이 유리체강 내 반복주사로 공급하는 경우 그로 인한 망막분리, 급성시력저하, 각막 미란, 결막하 출혈과 같은 심각한 부작용이 생길 수 있는데, 본 발명의 생체이식용 약액 펌프의 경우 필요시(on-demand) 치료에 필요량만큼 약액을 표적에 송달 및 공급할 수 있다. For example, when implanted in the vitreous cavity, it is possible to supply drugs necessary for the treatment of retinopathy, which is a posterior ophthalmic disease, and when it is supplied by repeated injections in the glass body cavity as in the conventional case, the retinal detachment, acute visual loss, Serious side effects such as hemorrhage may occur. In the case of the bioactive drug liquid pump of the present invention, the drug solution can be delivered to and supplied to the target in an amount required for on-demand treatment.
약액 펌프의 몸체는 DDS구조체로서 재수술 없이 생체 분해가 가능하거나 장기형의 경우 약액이 소진된 구조체를 외과적으로 제거할 수 있으며, 환자의 생리학적 상태가 변함에 따라 거기에 알맞은 시기와 양으로 조절할 수 있다.The body of the chemical pump is a DDS structure that can be biodegraded without rehearsal or surgically removes the structure with the chemical solution exhausted in the case of the organ type and can be adjusted to the appropriate timing and amount as the physiological condition of the patient changes have.
또한, 과도한 약물 주입으로 주위 조직의 독성을 야기하는 것을 방지할 수 있고, 반대로 필요시에는 주입량을 증가시켜 높은 도즈(dose)의 약물을 전달할 수 있어서 치료효과를 극대화 할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the toxicity of surrounding tissues from being caused by excessive drug injection, and conversely, if necessary, the dosage can be increased to deliver drugs with a high dose, thereby maximizing the therapeutic effect.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체이식용 약액 펌프의 사용례를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 생체이식용 약액 펌프의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 생체이식용 약액 펌프의 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체이식용 약액 펌프의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체이식용 약액 펌프의 단면 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체이식용 약액 펌프의 제작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 판막과 중간 격벽의 본딩과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 펌프의 평면 사진을 도시한 도면이다.
도 11은 도 10의 약액 펌프의 측면 사진을 도시한 도면이다.
도 12 및 도 13은 도 10의 약액 펌프를 이용하여 실제로 자기장에 노출시켰을 때 약액을 토출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining the use of a bioactive liquid chemical pump according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 is a view for explaining the structure of the bioactive liquid chemical pump of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a view for explaining the operating state of the bioactive liquid chemical pump of FIG. 2. FIG.
4 is a view for explaining the operation principle of the bioactive liquid chemical pump according to the embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a cross-sectional structure of a bio-chemical liquid pump according to an embodiment of the present invention.
6 to 8 are views for explaining a manufacturing process of the bio-chemical liquid pump according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining the bonding process of the resistance plate and the intermediate partition according to an embodiment of the present invention.
10 is a plan view of a chemical pump according to an embodiment of the present invention.
11 is a side view of the chemical liquid pump of FIG.
FIGS. 12 and 13 are views for explaining the process of discharging the chemical liquid when the chemical liquid pump shown in FIG. 10 is actually exposed to a magnetic field.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용은 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments. For reference, the same numbers in this description refer to substantially the same elements, and the contents described in the other drawings under the above-mentioned rules can be explained by quoting, and the contents which are judged to be obvious to the person skilled in the art or repeated can be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체이식용 약액 펌프의 사용례를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 생체이식용 약액 펌프의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 생체이식용 약액 펌프의 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a view for explaining an example of use of a bioactive liquid chemical pump according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view for explaining a structure of a bioactive liquid chemical pump of FIG. 1, Fig. 8 is a view for explaining the operating state of the edible liquid chemical pump. Fig.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 생체이식용 약액 펌프(100)는 유리체강(10) 내에 삽입될 수 있다. 유리체강(10) 내에 삽입되기 위해서 1회의 수술이 필요하며, 유리체강(10) 내에서 일측에 고정될 수 있다. Referring to FIG. 1, the
생체이식용 약액 펌프(100)의 재질에 따라 폴리에스터나 폴리우레탄과 같은 재질로 형성되어 생체 내에서 생분해될 수도 있지만, 경우에 따라서는 1~2년 이상과 같이 장기간 머물러야 하는 경우 생분해되지 않는 소재로도 형성될 수가 있고, 이 경우 약액 펌프(100)를 제거하기 위해서 별도의 수술이 추가될 수가 있다. Depending on the material of the bioactive
도 2를 참조하면, 생체이식용 약액 펌프(100)는 약액 챔버(112)와 중간 배출구(114)를 포함하는 마이크로 바디(110), 중간 배출구(114)에 대향하여 약액 챔버(112)의 일면을 덮는 멤브레인(120), 중간 배출구(114)의 덮도록 마이크로 바디(110)의 외면을 덮으며 중간 배출구(114)로부터 이격된 위치에 형성된 약액 배출구(134)를 포함하는 저항 판막(130), 및 멤브레인(120)에 형성되는 마그네틱 구동부(140)를 포함한다.2, the biochemical
약액 펌프(100)는 PDMS, 하이드로겔 구조체, 실리콘 중합체 등을 이용하여 형성될 수 있으며, 소프트 리소그래피(soft lithography) 공정 등을 통해서 형성될 수가 있다. 생체 내에서 무해하며 생체 내에서 유지되어야 하는 기간에 따라 생분해성 또는 비생분해성 재질을 이용하여 형성될 수가 있다. The
마이크로 바디(110) 및 멤브레인(120)은 약액 챔버(112)를 형성할 수 있다. 약액 챔버(112) 내에는 약액 펌프(100)가 작동하는 동안 약액(20)을 저장할 수 있으며, 저장된 약액(20)은 마이크로 바디(110)의 일측에 형성된 중간 배출구(114)를 통해서 외부로 배출될 수 있다. The
본 실시예에서 멤브레인(120)과 중간 배출구(114)는 서로 반대 방향에 형성되어 있지만, 경우에 따라서는 서로 교차하는 방향에 형성될 수 있고, 멤브레인의 작용이 중간 배출구에 영향을 전달할 수 있는 물리적 관계를 형성한다면 서로 대향하고 있다고 볼 수 있다.In this embodiment, the
중간 배출구(114)가 형성된 마이크로 바디(110)의 외벽으로 저항 판막(130)이 형성될 수 있다. 저항 판막(130)은 마이크로 바디(110)의 레이어에 비해서 상대적으로 얇은 두께로 형성될 수 있으며, 멤브레인(120)의 작동에 의해서 마이크로 바디(110)보다 먼저 변형되도록 할 수가 있다.The
저항 판막(130)과 마이크로 바디(110)는 중간 배출구(114)를 주변으로 상호 밀봉이 가능하게 접착되어 있으되, 중간 배출구(114)의 주변으로 비접착 영역을 형성하여 저항 판막(130)은 부분적으로 변형이 가능하며, 그 변형이 가능한 영역 중 일측에 약액 배출구(134)가 형성될 수 있다. 약액 배출구(134)는 중간 배출구(114)로부터 이격되어 있을 수 있으며, 약액 배출구(134)의 크기, 이격된 거리, 저항 판막(130)의 복원력 등에 의해서 1회 배출되는 약액의 토출량이 제어될 수 있다.The
멤브레인(120)에는 마그네틱 구동부(140)가 일체로 결합될 수 있다. 본 실시예에서 마그네틱 구동부(140)는 PDMS와 자기 나노입자를 상호 혼합하여 형성될 수 있으며, 자기장 내에서 일방향으로 움직일 수가 있다. A
도 3을 참조하면, 약액 펌프(100)가 자기장 내에 위치하는 경우, 마그네틱 구동부(140) 및 멤브레인(120)이 중간 배출구(114)를 향하도록 이동할 수가 있다. 이동한 멤브레인(120)에 의해서 약액 챔버(112) 내의 약액(20)이 중간 배출구(114)를 통해 마이크로 바디(110) 및 저항 판막(130) 사이로 이동할 수 있으며, 저항 판막(130)은 부분적으로 팽창하면서 약액 배출구(134)를 통해 약액 일부가 약액 펌프(100) 외부로 토출될 수 있다. 3, when the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체이식용 약액 펌프의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining the operation principle of the bioactive liquid chemical pump according to the embodiment of the present invention.
도 4의 (b)를 참조하면, 약액 펌프(100)가 작동하지 않는 동안 저항 판막(130)이 중간 배출구(114) 및 약액 배출구(134) 간의 약액 이동을 제한하기 때문에 확산(diffusion)을 통한 누출을 방지하고 있으며, 저항 판막(130)이 마이크로 바디(110)의 외벽에 붙어 있으므로 외부 물질이 약액 챔버(112)로 유입되거나 챔버 내의 약액이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 4B, since the
그러다가, (a)에 도시된 바와 같이, 자기장이 가해지면 멤브레인(120)의 작동으로 저항 판막(130)의 부분 압력이 증가하게 되고, 중간 배출구(114) 및 약액 배출구(134)가 열리면서 약액이 토출될 수 있다.Then, as shown in (a), when the magnetic field is applied, the partial pressure of the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체이식용 약액 펌프의 단면 구조를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a cross-sectional structure of a bio-chemical liquid pump according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 생체이식용 약액 펌프(200)는 마이크로 바디(210), 멤브레인(220), 저항 판막(230), 및 마그네틱 구동부(240)를 포함한다. 5, the biochemical
마이크로 바디(210) 및 멤브레인(220)은 약액 챔버(212)를 형성하며, 저장된 약액(20)은 멤브레인(220) 및 마그네틱 구동부(240)의 작동에 의해서 중간 배출구(214)를 통해서 외부로 배출될 수 있다. The
중간 배출구(214)가 형성된 마이크로 바디(210)의 외벽으로 저항 판막(230)이 형성되며, 멤브레인(220)에는 마그네틱 구동부(240)가 일체로 결합되는 것 역시 이전 실시예의 설명을 참조할 수 있다.The
다만, 본 실시예에서 저항 판막(230)과 마이크로 바디(210) 사이에 비접착 영역(260)이 형성되며, 비접착 영역(260)을 형성하기 위해서 마이크로 바디(210)의 외면에 복수의 홈(216)이 형성될 수 있다. 상기 복수의 홈(216)은 저항 판막(230)이 원활하게 작동하도록 하기 위한 것으로서, 마이크로 바디(210)의 외면에 약 25 ㎛ 깊이의 격자 형태로 형성될 수 있으며, 이러한 패터닝을 통해서 저항 판막(230)이 마이크로 바디(210)의 외면에 교착(adhesion)되는 문제를 해결할 수가 있다. 또한, 저항 판막(230) 및 멤브레인(220)도 약 25 ㎛ 두께를 갖는 PDMS 멤브레인을 이용하여 양 멤브레인의 구동 변위를 증가시킬 수가 있다.In this embodiment, a
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체이식용 약액 펌프의 제작 과정을 설명하기 위한 도면이다. 6 to 8 are views for explaining a manufacturing process of the bio-chemical liquid pump according to an embodiment of the present invention.
개괄적으로, 본 실시예에 따른 약액 펌프는 소프트 리소그래피(soft lithography) 공정을 기반으로 제작될 수 있으며, 자기 나노입자(magnetic nanoparticle)를 유연한 PDMS 소재와 결합한 MCP(magnetic composite polymer) 멤브레인을 통해 마그네틱 구동부를 형성하고, 이 마그네틱 구동부를 이용하여 생체이식용 약액 펌프를 제작할 수 있다.In general, the chemical liquid pump according to the present embodiment can be manufactured based on a soft lithography process. The chemical liquid pump according to the present embodiment can be manufactured through a magnetic composite polymer (MCP) membrane in which a magnetic nanoparticle is combined with a flexible PDMS material, And the bioactive liquid pump can be manufactured by using the magnetic drive unit.
PDMS 소재로 만들어진 약액 펌프를 제작하기 위해서 멤브레인(220)과 마그네틱 구동부(240)를 포함하는 제1 파트를 제작하고(도 6), 마이크로 바디(210) 및 저항 판막(230)의 제2 파트를 제작한 후(도 7), 제1 파트와 제2 파트를 조립하여 주사기와 마이크로 니들(microneedle)을 이용해 미세 채널(microchannel)을 통하여 약물을 펌프 내부에 주입하고, PDMS로 미세 채널(microchannel)을 실링(sealing)하여 약액 펌프(200)를 완성할 수 있다(도 8).The first part including the
도 6을 참조하면, 기판 위에 스핀 코팅으로 멤브레인(220)을 위한 PDMS(폴리디메틸실록산)층(320)을 코팅하고(a), 또 다른 기판 위로 마그네틱 구동부(240)를 위한 마그네틱-PDMS층(340)을 스핀 코팅하고, 패턴에 따라 펀칭할 수가 있다(b). 본 실시예에서 기판으로는 실란(silane) 처리가 된 실리카(silica)를 이용할 수가 있으며, 마그네틱-PDMS층(340)은 페로테크(ferrotec)사의 EMG1200 자성 나노 입자와 Sylgard 184 PDMS를 1:1로 섞어 제작할 수 있다.Referring to FIG. 6, a PDMS (polydimethylsiloxane)
그리고, PDMS층(320) 상에 펀칭된 마그네틱 구동부(240)를 본딩하고, 그 주변으로 PDMA 공간을 형성하는 바닥부(250)를 형성함으로써, 제1 파트를 제작할 수 있다.The first part can be manufactured by bonding a
도 7을 참조하면, 기판 위에 복수의 홈(216)에 대응하는 패턴 몰드(316)를 격자 무늬로 형성하고, PDMS를 이용하여 마이크로 바디(210)를 형성하기 위한 중간 격벽(312)을 형성할 수 있다(f). 중간 격벽(312)을 기판 및 패턴 몰드(316)로부터 분리한 후, 기판이나 지그에 올려서 레이저 커팅으로 중간 배출구(214)를 형성할 수 있으며(g), 복수의 홈(216)이 형성된 중간 격벽(312) 위로 약 25㎛의 두께를 갖는 PDMS 판막을 덮어 저항 판막(230)을 형성할 수 있다(h). 저항 판단()에는 중간 배출구(214)와 수평적으로 이격된 위치에 형성된 약액 배출구(234)가 더 형성될 수가 있다.7, a
여기서, 저항 판막(230)과 중간 격벽(312)을 상호 본딩하되, 저항 판막(230)과 중간 격벽(312) 사이로 중간 배출구(214) 주변으로 비접착 영역(260)이 형성될 수가 있다. 비접착 영역(260)으로 약액이 이동할 수 있으며, 약액 배출구(234)를 통해서 토출될 수 있다.Here, the
또한, 중간 격벽(312)과 저항 판막(230)을 상호 본딩한 후, 중간 격벽(312) 주변으로 약액 챔버를 형성하기 위한 측벽(314)을 형성할 수 있으며, 측벽(314)의 일측에 약액을 주입하기 위한 미세 채널(316)을 더 형성할 수가 있다.A
도 8을 참조하면, 도 6의 제1 파트와 도 7의 제2 파트를 상호 본딩하여 약액 펌프를 조립할 수 있다. 멤브레인(220)의 상부에 제2 파트를 본딩함으로써, 약액 챔버(212)가 형성되며, 그 측면으로 미세 채널(316)이 형성되어 있다(j).Referring to FIG. 8, the chemical liquid pump may be assembled by bonding the first part of FIG. 6 and the second part of FIG. By bonding the second part to the upper part of the
그 다음 주사기를 이용하여 약액을 약액 챔버 내로 주입할 수 있으며(k), 약액이 주입된 챔버를 실링하기 위해 미세 채널(316)을 PDMS로 실링함으로써, 마이크로 바디(210)를 완성할 수 있다(l).Then, the chemical liquid can be injected into the chemical liquid chamber using a syringe (k), and the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 판막과 중간 격벽의 본딩과정을 설명하기 위한 도면이다. 9 is a view for explaining the bonding process of the resistance plate and the intermediate partition according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 중간 배출구가 형성된 중간 격벽(412)에 PDMS를 이용한 마스크를 비접착 영역에 대응하여 적층하고, 이를 O2 플라즈마로 처리할 수 있다. 또한, 약액 배출구가 형성된 저항 판막(430)에 역시 PDMS를 이용한 마스크를 비접착 영역에 대응하여 적층하고, 이 역시 O2 플라즈마로 처리할 수 있다.Referring to FIG. 9, a mask using PDMS may be deposited on the
따라서, 중간 격벽(412)과 저항 판막(430)을 본딩하는 과정에서, 중간 배출구 주변으로 비접착 영역(460)이 형성될 수 있으며, 상대적으로 얇은 저항 판막(430)의 움직임을 통해서 저항 판막(430)이 일종의 밸브로서 원활하게 작동하게 할 수가 있다.Thus, in the process of bonding the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 펌프의 평면 사진을 도시한 도면이고, 도 11은 도 10의 약액 펌프의 측면 사진을 도시한 도면이고, 도 12 및 도 13은 도 10의 약액 펌프를 이용하여 실제로 자기장에 노출시켰을 때 약액을 토출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 10 is a plan view of a chemical pump according to an embodiment of the present invention, FIG. 11 is a side view of the chemical pump of FIG. 10, and FIGS. 12 and 13 are cross- FIG. 3 is a view for explaining a process of discharging a chemical liquid when actually exposed to a magnetic field.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상부로부터 저항 판막, 약액 챔버가 형성된 마이크로 바디, PDMS 멤브레인 및 마그네틱 구동부가 형성되어 있으며, 평면적으로도 중간 배출구와 약액 배출구가 상호 이격된 위치에 형성되되, 마이크로 바디의 외면에 격자 무늬 홈이 형성되어 저항 판막과 마이크로 바디 간의 교착을 방지할 수 있다.10 and 11, a resistance valve, a micro body formed with a chemical liquid chamber, a PDMS membrane, and a magnetic driving part are formed from above, and the middle outlet and the chemical solution outlet are formed at a spaced- The lattice pattern grooves are formed on the outer surface of the resistance plate and the interconnection between the resistance plate and the micro body can be prevented.
도 12 및 도 13을 참조하면, 자기장에 노출되지 않은 상태에서 약액은 챔버 내에 머물며, 배출을 하지 않지만(a), 외부 자기장이 약 100~200mT로 가해지면 저항 판막의 약액 배출구로부터 약액이 배출되기 시작해서(b), 약액 배출구로부터 일정량이 토출되고(c), 주변으로 확산되는 것을 확인할 수 있다((d)~(f)).12 and 13, the chemical solution remains in the chamber without being exposed to a magnetic field, and is not discharged. However, when the external magnetic field is applied at about 100 to 200 mT, the chemical solution is discharged from the chemical solution outlet of the resistance valve (B), a certain amount is discharged from the drug solution outlet (c), and it is diffused to the periphery ((d) to (f)).
이러한 과정은 1~2개월 또는 일정한 주기로 외부 자기장을 가해 약액을 토출시킬 수 있으며, 원하는 정량을 토출하기 위한 1회 또는 2회 이상 자기장을 가할 수도 있다. This process may be performed by applying an external magnetic field for one to two months or at a constant cycle to discharge the chemical solution, and a magnetic field may be applied once or twice to eject a desired fixed amount.
기존 국내에서 주로 사용되는 황반변성치료제 루센티스나 아일리스의 경우 한 달에 한번 꼴로 유리체강 내 주사를 시행하여야 하므로, 망막분리, 급성시력저하, 각막 미란, 결막하 출혈과 같은 심각한 부작용을 초래하게 되는데, 본 실시예에 따른 약액 펌프의 경우 이식형 수송체로서 원하는 시기에 최소한의 약물전달이 이루어져 1년 또는 2년과 같이 장기간 동안 약물을 고통 없이 전달할 수 있다는 장점을 갖는다. In the case of Lucentis or Isillis, a macular degenerative agent used mainly in Korea, it should be injected once a month into the vitreous cavity, resulting in serious side effects such as retinal detachment, acute visual loss, corneal erosion and subconjunctival hemorrhage In the case of the chemical liquid pump according to the present embodiment, as an implantable transporter, there is an advantage that a drug can be delivered without any pain for a long period of time, such as one year or two years, with minimal drug delivery at a desired time.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims. It can be understood that
100 : 생체이식용 약액 펌프 110 : 마이크로 바디
112 : 약액 챔버 114 : 중간 배출구
120 : 멤브레인 130 : 저항 판막
134 : 약액 배출구 140 : 마그네틱 구동부100: Biochemical liquid pump 110: Micro-body
112: chemical liquid chamber 114: intermediate discharge port
120: membrane 130: resistance valve
134: chemical solution outlet 140: magnetic drive part
Claims (5)
상기 중간 배출구에 대향하여 상기 약액 챔버의 일면을 덮는 멤브레인;
상기 중간 배출구를 덮도록 상기 마이크로 바디의 외면을 덮으며, 상기 중간 배출구로부터 이격된 위치에 형성된 약액 배출구를 포함하는 저항 판막; 및
상기 멤브레인에 형성되는 마그네틱 구동부;를 포함하며,
상기 마그네틱 구동부가 자기장 내에서 일 방향으로 이동하면서 상기 멤브레인이 상기 약액 챔버 내의 약액 중 일부를 상기 중간 배출구로 가압하고, 상기 저항 판막이 부분적으로 변형되면서 상기 약액 배출구를 통해 약액을 배출하는 생체이식용 약액 펌프.A micro-body including a chemical liquid chamber and an intermediate outlet;
A membrane that covers one side of the chemical liquid chamber opposite to the intermediate discharge port;
A resistance valve plate covering the outer surface of the micro body to cover the intermediate discharge port and including a chemical liquid discharge port formed at a position spaced apart from the intermediate discharge port; And
And a magnetic driving part formed on the membrane,
Wherein the membrane drives the part of the chemical solution in the chemical solution chamber to the intermediate discharge port while the magnetic drive part moves in one direction within the magnetic field and the resistance valve film partially deforms to discharge the chemical solution through the chemical solution outlet Pump.
상기 중간 배출구가 형성된 상기 마이크로 바디의 격벽이 상기 저항 판막의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 생체이식용 약액 펌프.The method according to claim 1,
Wherein the partition of the micro-body on which the intermediate discharge port is formed is thicker than the thickness of the resistance plate.
상기 저항 판막과 상기 마이크로 바디의 외면 사이에 비접착 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 생체이식용 약액 펌프.The method of claim 1,
And a non-adhesive region is formed between the resistance plate and the outer surface of the micro-body.
상기 저항 판막과 접하는 상기 마이크로 바디의 외면에 복수의 홈을 형성하여 상기 비접착 영역을 형성하고, 상기 저항 판막이 상기 마이크로 바디의 외면에 접착 고정되는 것을 제한하는 것을 특징으로 하는 생체이식용 약액 펌프.4. The method of claim 3,
Wherein a plurality of grooves are formed on an outer surface of the micro-body in contact with the resistance plate to form the non-sticking region, thereby restricting adhesion of the resistance plate to the outer surface of the micro-body.
상기 마그네틱 구동부는 하이드로겔 소재에 자기 입자를 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 생체이식용 약액 펌프.The method according to claim 1,
Wherein the magnetic drive part is formed by mixing magnetic particles in a hydrogel material.
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